2024年3月,西北农林科技大学吴江维教授、空军军医大学陶开山教授及西安交通大学张晓刚教授共同通讯在《Nature Communications》发表题为“Deficiency of ASGR1 promotes liver injury by increasing GP73-mediated hepatic endoplasmic reticulum stress”的研究论文,发现ASGR1缺失会增加 GP73 介导的肝脏内质网应激进而促进肝损伤。
ASGR1是一种在肝细胞中特异性表达的凝集素,作者团队之前的一项关于心血管的研究工作表明ASGR1缺失猪模型能降低患心血管疾病风险。同时,研究人员注意到ASGR1缺失小鼠肝脏内质网应激和肝损伤增加,这提示肝脏ASGR1与肝损伤之间存在潜在相关性,对此研究人员进行了相关研究并发表了高分文章。
这是一个关于A基因(ASGR1)和B疾病(肝损伤)的经典研究案例,总体看来其基本思路如下:
如果大家有基金申请或者课题思路上的疑问,可以联系我们进行咨询:01 基因表达分析:ASGR1和肝损伤是否有关系?
为了研究ASGR1与肝损伤之间的潜在联系,研究人员首先测定了肝纤维化/肝硬化患者肝脏ASGR1的表达。结果显示,与正常对照组相比,患者肝脏中ASGR1的mRNA和蛋白水平均明显下降,此外,在诱导的急性和慢性肝损伤小鼠模型中也出现类似的结果,表明ASGR1参与了肝损伤中。
为了进一步研究ASGR1在肝损伤中的作用,研究人员使用CRISPR/Cas9技术构建了ASGR1缺失(ASGR1-/-)小鼠,Asgr1-/-小鼠中ALT,AST,ALP和GGT的血清水平和促炎细胞因子的表达均显著增加,出现轻度肝脏炎症。此外,在诱导的急慢性肝损伤小鼠中,相比于对照组,ASGR1缺失则进一步加重了小鼠肝损伤的程度;与之相对应,急慢性肝损伤小鼠肝脏过表达ASGR1后小鼠的肝损伤则明显好转。也就是说ASGR1缺失可以在基础条件下引起轻度肝损伤、加速急性和慢性肝损伤,而ASGR1的肝脏过度表达则可以改善小鼠的急慢性肝损伤。
图二 ASGR1缺失加重了CCL4诱导的慢性肝损伤03 机制探究:ASGR1和肝损伤是怎么有关系的?为了探究ASGR1介导的肝损伤的潜在机制,研究人员对WT和ASGR1−/−小鼠的肝脏进行了RNA-seq分析,结合QPCR和WB结果发现有5种常见的内质网应激标志物在Asgr1-/-小鼠中的表达显著升高,表明ASGR1缺乏会导致肝脏的内质网应激。
随后,研究人员用IP结合质谱的方法筛选到与ASGR1结合的配体GP73,它已被证实可与线粒体应激标志物BIP相互作用,从而激活ER应激信号并诱导小鼠肝损伤。进一步实验表明ASGR1和GP73存在共定位,并以网格蛋白依赖性方式促进GP73的降解,ASGR1缺失抑制了GP73的内吞作用和溶酶体途径降解,从而提高BIP和GP73在质膜上的相互作用,导致肝脏内质网应激通路的激活,而中和GP73则可有效减轻Asgr1-/-小鼠的肝损伤。
图七 中和GP73可减轻ASGR1缺失诱导的肝损伤
总而言之,这项研究证明ASGR1对肝损伤具有保护作用:ASGR1缺失会导致GP73水平升高,进而通过增强GP73与BIP之间的相互作用引发内质网应激,最终导致肝损伤,而GP73的中和则显著减轻了肝损伤。
研究首先进行了基因表达分析解答了ASGR1和肝损伤是否有关系的问题;继而通过基因敲除对ASGR1的功能进行了验证来阐明ASGR1和肝损伤是什么关系;最后细化到分子层面对深层的机制进行了探究来揭示ASGR1和肝损伤是怎么有关系的。课题的来源值得我们思考并学习:团队之前的一项关于心血管的研究工作表明ASGR1缺失猪模型能降低患心血管疾病风险,但是同时他们也观察到ASGR1缺失小鼠出现了肝损伤的表型,基于此他们设计了这个课题并成功发表。他们发现ASGR1是导致肝损伤的潜在遗传易感性的候选基因,研究人员需特别关注将抑制ASGR1作为预防和治疗心血管疾病的治疗策略所带来的潜在风险。
总而言之,这项研究除了套路值得我们学习之外,也给了我们一个提示:在研究中仔细观察,不放过任何一个细节,不能因为做的是心血管疾病就完全不看其他器官(本研究中的肝)有无变化,说不定你错过的就是一片大子刊!
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